無人駕駛“點亮”智慧冬奧

張涌（左），中國聯(lián)通中訊郵電咨詢設(shè)計院有限公司高級工程師，執(zhí)行董事、總經(jīng)理，國家重點研發(fā)計劃“科技冬奧”重點專項——面向冬奧的高效、智能車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究及示范項目負責人，負責項目總體設(shè)計和技術(shù)指導(dǎo)。

夏俊杰（右），中國聯(lián)通智能城市研究院副院長，教授級高工，享受國務(wù)院政府特殊津貼，國家重點研發(fā)計劃“科技冬奧”重點專項——面向冬奧的高效、智能車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究及示范項目技術(shù)專家。

無人駕駛，是一種科技感十足的交通方式。在北京2022年冬奧會期間，首鋼園區(qū)將迎來無人駕駛車輛的正式運行。然而作為“智慧冬奧”的現(xiàn)實場景，在人流密集、車流穿梭的園區(qū)真正實現(xiàn)無人駕駛并非易事，一方面對高可靠、低延時的安全通信提出要求，另一方面對車路協(xié)同感知技術(shù)提出考驗。此外，實現(xiàn)車輛的自主安全駕駛、安全高效地到達目的地，看似習(xí)以為常的動作，其實處處充滿挑戰(zhàn)。

日前，國家重點研發(fā)計劃“科技冬奧”重點專項——面向冬奧的高效、智能車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究及示范項目負責人、中國聯(lián)通中訊郵電咨詢設(shè)計院院長張涌，以及項目技術(shù)專家、中國聯(lián)通智能城市研究院副院長夏俊杰，解密應(yīng)用于北京首鋼園區(qū)的高效、智能車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

問：無人駕駛并非新鮮事物，但是在北京冬奧會期間應(yīng)用L4級別的無人駕駛尚屬首次，請介紹一下無人駕駛。

張涌：無人駕駛分成多個級別，最低為L0。L0實際就是現(xiàn)在的有人駕駛，從L1開始逐步引入機器的自主行為，到了L4級別，就是通常所說的無人駕駛。L2和L3級別還只能說是自動駕駛，在自動駕駛狀態(tài)下，駕駛員還需要進行部分干預(yù)。到了L4級別，理論上除了緊急情況處理，駕駛?cè)倘坑绍囕v自主完成。本次項目是在冬奧歷史上，第一次把L4級別的無人駕駛引入冬奧交通服務(wù)當中。

問：能否詳細介紹無人駕駛與自動駕駛的區(qū)別是什么？

張涌：無人駕駛，就是所有對路況的判斷和車輛相應(yīng)的反應(yīng)，都是由車載計算機在聯(lián)網(wǎng)情況下，基于云端加車端的計算服務(wù)，通過這樣的服務(wù)能夠判斷路況和車輛的基本情況?；谶@樣的判斷，決定車輛的駕駛動作。整個過程中，駕駛員可以不用參與。

L2和L3級別不是全過程無人駕駛，其中某些環(huán)節(jié)仍需要人工干預(yù)。到了L4級別，就實現(xiàn)了端到端全部無人的狀態(tài)，從車輛啟動到抵達目的地停下來，全程都無人操控。不管遇到紅綠燈還是有行人過馬路，所有狀態(tài)下，車輛都會自主判斷、自主動作，全程都不用駕駛員參與。

問：無人駕駛最大的挑戰(zhàn)就是安全，在北京冬奧會期間，首鋼園區(qū)L4級別的無人駕駛?cè)绾未_保安全運行？

張涌：安全是影響無人駕駛技術(shù)發(fā)展和推廣最重要的因素。這次科技冬奧項目中，我們在首鋼園區(qū)采取了多種技術(shù)驗證L4級別無人駕駛的安全問題。具體來說，通過部署5G基站和路側(cè)單元（RSU）以及邊緣計算服務(wù)器，對園區(qū)交通運行情況進行采集，將采集的數(shù)據(jù)和車輛自主采集（車身上的雷達和攝像頭采集）的數(shù)據(jù)進行融合，在云端計算之后，控制車輛運行。通過這種方法，有效避免了車輛自身攝像頭存在的一些弊端。

如果車輛通過攝像頭去判斷紅綠燈，需要經(jīng)過復(fù)雜的計算。我們把紅綠燈信號通過云端直接傳送給車輛，它就不用自己再去判斷了，這樣準確性和效率都大為提高。

科技冬奧5G智能車聯(lián)網(wǎng)項目多場景業(yè)務(wù)示范——無人接駁

這次項目還根據(jù)冬奧的特點，特別針對低溫和雨雪天氣，對無人駕駛系統(tǒng)進行了加強。具體來說，就是通過對攝像頭算法的增強，使其能在雨雪天氣下更好感知人員和車輛的行為;通過對設(shè)備的加強，使其可以抵御低溫環(huán)境，在零下45攝氏度照樣能夠正常運轉(zhuǎn)。

問：無人駕駛要求人、車、路、環(huán)境全面交通態(tài)勢的感知與協(xié)同，它對網(wǎng)絡(luò)通信提出了哪些要求？5G技術(shù)又是如何應(yīng)用和保障無人駕駛的？

張涌：要實現(xiàn)無人駕駛，最重要的指標就是時延。車輛高速運行，對于態(tài)勢的感知和決策必須快速作出。這次項目，實現(xiàn)了車端和云端的數(shù)據(jù)交互。基于數(shù)據(jù)交互進行決策，要求交互時間必須足夠短，這就用到了5G關(guān)鍵技術(shù)——低時延。基于5G，我們可以實現(xiàn)10毫秒以下車端和云端的交互，這樣的低時延能夠使車輛快速作出反應(yīng)，保證車輛安全。

在無人駕駛狀態(tài)下，路面上多個車輛間的交互如果通過5G基站轉(zhuǎn)發(fā)，必然會增大時延。所以，我們又用到另外一個關(guān)鍵技術(shù)，5G的C-V2X（蜂窩車聯(lián)網(wǎng)通訊）車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。在每輛車上，都安裝了一個小盒子，基于這個小盒子，可以直接進行信息交互。就像兩臺手機都打開了藍牙，就可以直接傳數(shù)據(jù)，而不用通過基站了。通過這種方式，車輛間進行前后車定位和交互時，信息傳遞最高效，安全也能得到保證。

在數(shù)據(jù)交互中，如果發(fā)生數(shù)據(jù)泄露或者被黑客入侵怎么辦？為了保證車輛運行安全，我們在數(shù)據(jù)傳輸中引入加密技術(shù)，傳輸數(shù)據(jù)全程進行加密，最大限度保證了車輛運行安全。

這個項目是冬奧示范項目，我們聯(lián)合了高校、汽車制造廠、軟件開發(fā)商等多家單位，示范目的是推廣自動駕駛技術(shù)，使其在園區(qū)、公路上有更多應(yīng)用。目前，已經(jīng)在國內(nèi)多個園區(qū)進行智慧園區(qū)交通項目洽談，預(yù)計未來將有項目實現(xiàn)落地。這些項目將推動交通、通信和軟件技術(shù)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

問：有人駕駛車輛通常是靠人或者導(dǎo)航軟件確定行駛路線，但是自動駕駛時，車輛可以實現(xiàn)自己“精準?？俊薄爸腔鄄窜嚒?。請問這是通過哪些技術(shù)實現(xiàn)的？

夏俊杰：無人駕駛，主要是通過北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號結(jié)合車輛傳感數(shù)據(jù)，進行綜合計算，獲得車輛實時位置來實現(xiàn)的。通過實時位置的獲取，車輛可以做精準的路徑規(guī)劃，從而精準導(dǎo)航。

但是衛(wèi)星信號傳播的時候是有遮擋的，比如首鋼園區(qū)的工業(yè)遺存鋼爐，以及地下空間、橋梁、隧道等，在這些地方，衛(wèi)星信號是無法接收的，或者信號很弱。中國聯(lián)通是課題組的牽頭單位，針對這種情況，設(shè)計并采用了5G加北斗衛(wèi)星、再加車輛傳感數(shù)據(jù)等多元數(shù)據(jù)融合的高精度定位解決方案。

首鋼園區(qū)的巴士無人駕駛隊列

在首鋼園區(qū)，部署了一些北斗地基正常站，這種基站可以大大提升北斗信號的定位精度。在這個項目中，我們研發(fā)了綜合位置服務(wù)平臺，可以把5G基站定位數(shù)據(jù)和衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)結(jié)合在一起，通過定位算法，把定位精度做到厘米級，靜態(tài)情況下，甚至可以達到毫米級。

因此，首鋼園區(qū)內(nèi)行駛的自動駕駛車輛，可以通過動車單元ICU設(shè)備，從綜合位置服務(wù)平臺獲取位置信息，結(jié)合高精度地圖導(dǎo)航軟件，實現(xiàn)自主路徑規(guī)劃和自動駕駛。

問：車輛從地上空間進入地下停車場，如何實現(xiàn)技術(shù)上的無縫銜接？

夏俊杰：在首鋼園區(qū)的地下停車場，我們設(shè)計了一個自主泊車系統(tǒng)。因為車輛進入地下，無法接收衛(wèi)星信號，所以我們采用了5G+UWB技術(shù)，即超寬帶技術(shù)。同時，結(jié)合車輛自身傳感數(shù)據(jù)，我們設(shè)計了地下空間高精度定位系統(tǒng)。這樣，車輛進入地下停車場之后，通過綜合位置服務(wù)平臺，實時把位置信息傳遞給車輛，車輛結(jié)合自身傳感數(shù)據(jù)，就可以知道自己當前所在位置。這樣一來，車輛就可以很好地規(guī)劃停車路線，實現(xiàn)自主泊車。

在室外空間，我們可以運用5G+北斗的高精度定位解決方案。在地下空間或者一些因遮擋導(dǎo)致信號不好的地方，我們可以通過5G、加UWB、加藍牙、加車載傳感數(shù)據(jù)等方式，實現(xiàn)多元融合的定位解決方案。通過這種方式，可以避免車輛在行駛過程中，由于定位信號中斷導(dǎo)致運行故障，從而實現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定運行。

問：這次項目為冬奧會的應(yīng)用示范做了哪些準備？為什么選擇在首鋼園區(qū)？

夏俊杰：中國聯(lián)通作為冬奧唯一官方通信合作伙伴，在承接項目的時候，就是按照在冬奧正式比賽中使用的標準開發(fā)設(shè)計的。我們研發(fā)了一套5G智能車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。簡單來說，就是一套平臺、兩套網(wǎng)絡(luò)，可以支持4種以上車輛在冬奧場景下實現(xiàn)10種示范場景。

一套平臺，就是智能車聯(lián)網(wǎng)的綜合業(yè)務(wù)管理平臺，這套平臺可以把智能車聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的設(shè)備、車輛協(xié)同起來，共同支撐智能車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。平臺包括三個模塊：智能駕駛模塊、人車路協(xié)同模塊、高精度定位模塊。兩套網(wǎng)絡(luò)，一套是5G+C-V2X的車聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)，另一套是5G+北斗的高精度定位網(wǎng)絡(luò)。

通過一套平臺、兩套網(wǎng)絡(luò)，可以支撐小汽車、巴士、物流車、零售車進行無人接駁、無人配送、無人零售等業(yè)務(wù)。

之所以選擇首鋼園區(qū)，是因為首鋼園區(qū)非常重要。它不僅是冬奧會和冬殘奧會組委會所在地，也是冬奧會單板滑雪大跳臺項目的比賽場地，還有短道速滑等訓(xùn)練場館設(shè)在其中。在首鋼園區(qū)開展應(yīng)用示范，具有良好的示范效應(yīng)。

首鋼園區(qū)的智能路側(cè)設(shè)備

同時，中國聯(lián)通2018年10月就和首鋼集團簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議，雙方在5G智能車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用方面開展了多項戰(zhàn)略合作。在園區(qū)，已經(jīng)部署5G基站、MIC設(shè)備、路側(cè)單元（RSU）等諸多跟智能車聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施。首鋼園區(qū)方面，北區(qū)有30多條市政道路，全長約20公里，包括城市主干道、次干道和封閉道路，不同道路形態(tài)對于智能車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用示范是非常好的場景。

問：請問這個項目的意義有哪些？

張涌：冬奧會不僅是全球的體育盛會，也是東道國展示自身科技實力的絕佳舞臺。當前中國5G網(wǎng)絡(luò)已全面覆蓋，在冬奧場景下進行智慧交通的示范研究，對于促進中國智慧交通產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將是極好的機會。

夏俊杰：雖然L4級別的自動駕駛目前在全球?qū)儆诒容^前瞻性的領(lǐng)域，但是在封閉道路或者半封閉園區(qū)開展自動駕駛是相對成熟的。為了確保冬奧應(yīng)用安全可靠，項目組已經(jīng)在首鋼園區(qū)開展一年多實際道路測試，積累了豐富的實際運營數(shù)據(jù)。我們期待在北京2022年冬奧會的正式場景中，為運動員、觀眾以及辦賽者提供基于5G智能車聯(lián)網(wǎng)的L4級別的自動駕駛服務(wù)。我們希望所有人都能體驗到綠色、高效、安全的出行服務(wù)。